FR2580421A1 - ELECTRICALLY PROGRAMMABLE DEAD MEMORY - Google Patents
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Abstract
DANS CELLE-CI ON ESQUIVE LES FRAUDES EN FABRIQUANT, D'UNE MANIERE INTERNE A LA MEMOIRE, LES DIFFERENTS POTENTIELS QU'ELLE UTILISE POUR VERIFIER DES POINTS MEMOIRE CHOISIS. LA VERIFICATION DE L'ECRITURE D'UNE INFORMATION DANS UN POINT EST OBTENUE EN SOUMETTANT CE POINT A UNE TENSION DE SELECTION CALIBREE, SUR LAQUELLE UN OPERATEUR EXTERIEUR NE PEUT AVOIR ACCES. CETTE TENSION CALIBREE EST PROCUREE PAR UN GENERATEUR-MULTIPLICATEUR 14. CELUI-CI DEBITE DANS UN OU PLUSIEURS CALIBRATEURS 18 POUR FABRIQUER TOUTES LES TENSIONS UTILES. DES ORDRES DE LECTURE ET D'ECRITURE SONT ALORS DONNES A UN CIRCUIT DE COMMUTATION 47 QUI PROVOQUE L'APPLICATION CORRESPONDANTE DE CES TENSIONS CALIBREES. UN OPERATEUR EXTERIEUR NE PEUT PAS ENTRER DANS LA MEMOIRE DES SIGNAUX FALSIFIES EN NIVEAU POUR MODIFIER LA SIGNIFICATION DU CONTENU DES INFORMATIONS ENREGISTREES.IN IT, FRAUD IS AVOIDED BY MANUFACTURING, INTERNALLY IN THE MEMORY, THE DIFFERENT POTENTIALS THAT IT USES TO CHECK THE CHOSEN MEMORY POINTS. VERIFICATION OF THE WRITING OF INFORMATION IN A POINT IS OBTAINED BY SUBJECTING THIS POINT TO A CALIBRATED SELECTION VOLTAGE, TO WHICH AN EXTERNAL OPERATOR CANNOT HAVE ACCESS. THIS CALIBRATED VOLTAGE IS PROVIDED BY A GENERATOR-MULTIPLIER 14. THE latter DEBITS INTO ONE OR MORE CALIBRATORS 18 TO MANUFACTURE ALL THE USEFUL VOLTAGES. READ AND WRITE ORDERS ARE THEN GIVEN TO A SWITCHING CIRCUIT 47 WHICH CAUSES THE CORRESPONDING APPLICATION OF THESE CALIBRATED VOLTAGES. AN EXTERNAL OPERATOR CANNOT ENTER THE MEMORY OF LEVEL FALSIFIED SIGNALS TO CHANGE THE MEANING OF THE CONTENT OF THE RECORDED INFORMATION.
Description
Z580421Z580421
II
MEMOIRE MORTE PROGRAMMABLE ELECTRIQUEMENT ELECTRICALLY PROGRAMMABLE DEAD MEMORY
La présente invention a pour objet une mémoire morte pro- The subject of the present invention is a read only memory
grammable électriquement par exemple EPROM ou EEPROM. Ces mémoires présentent l'avantage que leur programmation peut être faite par l'utilisateur. Par ailleurs, dans certains cas, elles peuvent même être effacées puis réécrites un certain nombre de fois si le besoin s'en fait sentir. L'élément de stockage d'information y est un electrically grammable, for example EPROM or EEPROM. These memories have the advantage that their programming can be done by the user. Furthermore, in some cases, they can even be erased and then rewritten a certain number of times if the need arises. The information storage element is a
transistor à grille flottante. Ce transistor peut avoir deux états. floating gate transistor. This transistor can have two states.
Dans un premier état, aucune charge n'est piègée sur la grille flottante. Un canal de conduction peut être installé entre source et drain de ce transistor. Celui-ci peut donc conduire; il se comporte comme un interrupteur fermé. Dans un deuxième état, des électrons ont été piègés sur la grille flottante. Ils empêchent la création d'un canal de conduction dans le substrat entre source et drain. Le In a first state, no charge is trapped on the floating grid. A conduction channel can be installed between source and drain of this transistor. This can therefore lead; it behaves like a closed switch. In a second state, electrons were trapped on the floating grid. They prevent the creation of a conduction channel in the substrate between source and drain. The
transistor est bloqué et se comporte comme un interrupteur ouvert. transistor is blocked and behaves like an open switch.
L'intérêt de ce type d'élément de stockage réside dans la non volatilité des informations enregistrées. Les charges électriques piégées dans la grille flottante ne fuient que lentement. La perte de charge dans la grille flottante détermine le temps de rétention d'un point mémoire. Au bout de ce temps, l'information stockée n'est plus a 20 lisible. Cette durée de rétention est généralement de l'ordre de 5 à ans, elle dépend de l'amplitude et de la durée de la tension appliquée lors de la programmation. Des valeurs typiques de The advantage of this type of storage element lies in the non-volatility of the information recorded. The electrical charges trapped in the floating grid only leak slowly. The pressure drop in the floating grid determines the retention time of a memory point. At the end of this time, the stored information is no longer readable. This retention time is generally of the order of 5 to years, it depends on the amplitude and the duration of the voltage applied during programming. Typical values of
programmation sont 21 volts et 50 millisecondes. programming are 21 volts and 50 milliseconds.
L'état passant ou bloqué du transistor se mesure en envoyant une impulsion de sélection sur sa grille de commande. Dans l'état passant, aucune charge n'est piègée sur la grille flottante, et la tension de sélection appliquée met le transistor en saturation. Sur le plan pratique, le transistor est relié par une première électrode principale à une ligne de bit polarisée en tension par un générateur; par son autre électrode principale il est relié à la masse. La ligne de bit est également reliée à un senseur de courant ce senseur mesure le courant débité dans la ligne par le générateur. Lorsque le transistor devient passant, il court-circuite le générateur et le senseur détecte une chute de courant. Cetteëchute de courant est exploitée ultérieurement comme représentative de l'information correspondant à l'état de programmation du transistor solicité. Dans un deuxième cas, lorsque le point mémoire est programmé, des charges sont piégées sur la grille flottante du transistor. La tension de sélection appliquée sur la grille de commande est de sens opposée à la barrière de potentiel créée, dans le canal de conduction, par les The on or off state of the transistor is measured by sending a selection pulse on its control gate. In the on state, no load is trapped on the floating gate, and the applied selection voltage puts the transistor in saturation. In practical terms, the transistor is connected by a first main electrode to a bit line voltage biased by a generator; by its other main electrode it is connected to ground. The bit line is also connected to a current sensor. This sensor measures the current delivered to the line by the generator. When the transistor turns on, it short-circuits the generator and the sensor detects a drop in current. This current drop is subsequently used as representative of the information corresponding to the programming state of the solicity transistor. In a second case, when the memory point is programmed, charges are trapped on the floating gate of the transistor. The selection voltage applied to the control gate is in the opposite direction to the potential barrier created, in the conduction channel, by the
charges stockées dans la grille flottante. Mais elle est alors insuf- charges stored in the floating grid. But then it is insufficient
fisante pour modifier la conduction de ce canal: le transistor reste bloqué. En conséquence le senseur en bout de la ligne de bit ne perçoit pas de variation de courant. Il détecte ainsi, au moment de la sélection du point mémoire considéré, un état inverse du premier fisante to modify the conduction of this channel: the transistor remains blocked. Consequently, the sensor at the end of the bit line does not perceive a variation in current. It thus detects, at the time of selection of the memory point considered, an inverse state of the first
cas.case.
Un des domaines les plus accueillants de la technologie des mémoires mortes programmables électriquement est celui des cartes à mémoire. Une carte à méemoire est une carte, par exemple au format d'une carte de crédit du système bancaire: un circuit intégré électronique est enchassé dans cette carte, et des bornes de connexion électrique sont accessibles en surface pour que des One of the most welcoming areas of electrically programmable read-only memory technology is that of memory cards. A memory card is a card, for example in the format of a credit card of the banking system: an electronic integrated circuit is embedded in this card, and electrical connection terminals are accessible on the surface so that
opérations puissent être exécutées avec la carte dans un terminal. operations can be carried out with the card in a terminal.
Le problème fondamental des cartes à mémoire est celui de la fraude. On cherche à empêcher les détenteurs de falsifier les informations contenues dans les mémoires des cartes. Un premier risque à éviter est celui de l'introduction, dans de mauvaises conditions,d'informations critiques dans la mémoire. Aussi dans une première phase ces informations sont introduites par l'intermédiaire de séries d'impulsions électriques appliquées aux bornes de cette mémoire. Pour s'assurer que les informations ont été correctement introduites, on vérifie alors le contenu de la mémoire en appliquant The basic problem with smart cards is that of fraud. We seek to prevent holders from falsifying the information contained in the card memories. A first risk to avoid is that of the introduction, in poor conditions, of critical information in the memory. Also in a first phase, this information is introduced via series of electrical pulses applied to the terminals of this memory. To ensure that the information has been entered correctly, the content of the memory is then checked by applying
à des bornes d'accès des impulsions électriques de vérification. to access terminals for electrical verification pulses.
Mais on ne sait pas vérifier le pouvoir de rétention effectif des informations stockées dans les points mémoire. On soupçonne en fait les fraudeurs de trafiquer les bornes d'accès, par exemple en les recouvrant d'une couche minuscule de graphite qui constitue une résistance. De cette manière la programmation des informations dans la mémoire ne se fait pas à un niveau suffisant pour que la rétention des informations corresponde à une durée souhaitée. On pourrait penser que cette fraude peut être détectée en envoyant, lors de la vérification, des impulsions électriques adéquates sur les bornes d'accès de vérification. Mais on soupçonne également les fraudeurs d'avoir l'intention de trafiquer également les bornes However, we do not know how to check the effective retention power of information stored in memory points. Fraudsters are in fact suspected of tampering with the access points, for example by covering them with a tiny layer of graphite which constitutes resistance. In this way the programming of the information in the memory is not done at a level sufficient for the retention of the information to correspond to a desired duration. One might think that this fraud can be detected by sending, during verification, adequate electrical pulses to the verification access terminals. But fraudsters are also suspected of intending to also traffic the terminals
d'accès de vérification (vraisemblablement de la même manière). verification access (presumably the same way).
Autrement dit on pense qu'un fraudeur habile pourrait modifier les conditions de programmation de la mémoire, même si cette programmation est effectuée par l'organisme émetteur des cartes à mémoire en question. La vérification s'avérerait alors tout aussi In other words, it is believed that a skilled fraudster could modify the conditions for programming the memory, even if this programming is carried out by the organization issuing the memory cards in question. The verification would then prove just as
illusoire puisque pratiquée dans les mêmes conditions. illusory since practiced under the same conditions.
La présente invention propose une solution efficace à ce problème: les potentiels des impulsions utilisées en vérification ne sont pas dans l'invention des potentiels appliqués extérieurement à la mémoire, mais plut6t des potentiels fabriqués intérieurement par celle-ci. La fixation du niveau de potentiel utile à la programmation The present invention provides an effective solution to this problem: the potentials of the pulses used in verification are not in the invention potentials applied externally to the memory, but rather potentials produced internally by the latter. Setting the level of potential useful for programming
détermine de manière irrémédiable la durée de rétention des infor- irretrievably determines the retention period of information
mations qu'elle contient. La fixation intrinsèque du niveau de potentiel utilisé par les impulsions de vérification permet de vérifier mations it contains. The intrinsic fixing of the potential level used by the verification pulses makes it possible to verify
la réalité des informations stockées dans la mémoire. the reality of the information stored in the memory.
Ceci signifie encore que, dans l'invention, si on programme et si on vérifie les informations programmées, on le fait bien ou on ne le fait pas du tout. Dans l'état de la technique critiqué, des informations pouvaient être programmées, puis mal vérifiées, pour laisser croire, pendant quelques temps, à une intégrité de façade des informations stockées. Passé un certain délai, les informations devenaient illisibles: en fait les uns devenaient des zéros. Ceci This also means that, in the invention, if one programs and if one verifies the programmed information, one does it well or one does not do it at all. In the criticized state of the art, information could be programmed, then badly verified, to let believe, for a while, in a facade integrity of the stored information. After a certain time, the information became illegible: in fact, some became zeros. This
modifiait singulièrement les informations stockées, surtout si celles- significantly modified the stored information, especially if it
ci étaient réputées représenter un solde de compte bancaire. these were deemed to represent a bank account balance.
L'invention a pour objet une mémoire morte progammable The subject of the invention is a programmable read-only memory.
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électriquement du type à point mémoire avec transistor à grille flottante, et accessible matriciellement par des lignes et des colonnes, comportant des moyens pour appliquer sur ces lignes et electrically of the memory point type with floating gate transistor, and matrix accessible by rows and columns, comprising means for applying to these rows and
ces colonnes des potentiels représentatifs d'informations à enre- these columns of the representative potentials of information to be recorded
gistrer dans les points ou représentatifs de commande de lecture des informations enregistrées, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens intégrés pour appliquer sur ces lignes et ces colonnes des register in the reading control points or representative of the recorded information, characterized in that it comprises integrated means for applying to these rows and these columns
potentiels de vérification dont les niveaux sont fixés intrin- verification potentials whose levels are fixed intrinsically
sequement.sequencing.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description The invention will be better understood on reading the description
qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Sur ces figures les mêmes repères désignent les mêmes éléments. Elles ne sont which follows and the examination of the figures which accompany it. In these figures, the same references designate the same elements. They are not
données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. given for information only and in no way limit the invention.
Elles représentent: - figures la et lb un diagramme de fonctionnement électrique d'un point mémoire avec transistor à grille flottante; They represent: FIGS. 1a and 1b an electrical operating diagram of a memory point with floating gate transistor;
- figure 2, une mémoire conforme à l'invention. - Figure 2, a memory according to the invention.
La figure la représente le diagramme de la caractéristique de fonctionnement d'un transistor à grille flottante. Celui-ci est vu par ailleurs sur la figure lb. En ordonnée du diagramme apparaît le courant traversant le transistor 1. En abscisse on porte la tension appliquée entre la grille de lecture 2 et une borne principale 3 du transistor. La figure la comporte deux courbes. Une première courbe indique qu'un courant commence à traverser à partir d'une FIG. 1a represents the diagram of the operating characteristic of a floating gate transistor. This is also seen in Figure lb. On the ordinate of the diagram appears the current passing through the transistor 1. On the abscissa we carry the voltage applied between the reading gate 2 and a main terminal 3 of the transistor. Figure la has two curves. A first curve indicates that a current begins to cross from a
tension VTo, et une deuxième courbe indique qu'un courant com- voltage VTo, and a second curve indicates that a current
mence à traverser à partir d'une tension VTi. La première corres- begins to cross from a voltage VTi. The first corres-
pond à un transistor à grille flottante non programmé (en fait programmé à un): aucune charge n'est piégée sur la grille flottante 4. La barrière de potentiel de ce transistor vaut VTO. Lorsque l'on applique à ce transistor, sur sa grille 2, une impulsion de tension (marquée en tirets) dont la valeur vaut VT, ce transistor devient passant: il court-circuite une ligne de bit 5 à la masse. Par contre - la courbe de droite correspond à un transistor comportant des charges piégées sur sa grille flottante, de telle manière que sa barrière de potentiel soit translatée de VTO à VTi. Il est programmé à zéro. Reçevant également une impulsion de sélection de valeur pond to a floating gate transistor not programmed (in fact programmed to one): no load is trapped on the floating gate 4. The potential barrier of this transistor is equal to VTO. When a voltage pulse (marked with dashes) whose value is VT is applied to this transistor 2, its transistor becomes conducting: it short-circuits a bit line 5 to ground. By cons - the right curve corresponds to a transistor having charges trapped on its floating gate, so that its potential barrier is translated from VTO to VTi. It is programmed to zero. Also receiving a value selection pulse
VT, ce transistor continue à être bloqué: aucun courant n'est court- VT, this transistor continues to be blocked: no current is short-
circuité de la ligne de bit 5 vers la masse. En position intermédiaire entre ces deux courbes, sont représentées en pointillées deux autres courbes correspondant à des transistors programmés à zéro mais dont la grille flottante comporte de moins en moins de charges piégées. Les charges piégées sont cependant encore suffisamment nombreuses pour que la barrière de potentiel de ces transistors soit ersupérieure à la tension de sélection VT qui sert à la lecture normale des cellules. Si l'on soumet ces transistors à des tensions de sélection supérieures, par exemple égales à VTi, ils laissent passer vers la masse des courants respectivement Il et 12 montrant, par flow from bit line 5 to ground. In the intermediate position between these two curves, two other curves are shown in dotted lines corresponding to transistors programmed at zero but whose floating gate comprises less and less trapped charges. The trapped charges are however still numerous enough for the potential barrier of these transistors to be higher than the selection voltage VT which is used for the normal reading of the cells. If these transistors are subjected to higher selection voltages, for example equal to VTi, they allow the currents Il and 12 to pass through respectively, showing, by
l'importance de ces courants, leur défaut de capacité de rétention. the importance of these currents, their lack of retention capacity.
Ils sont correctement programmés (pour une tension VT) mais leur capacité de rétention est mauvaise. La fraude soupçonnée consiste justement à modifier les tensions de programmation pour que le nombre des charges piègées soit tout juste insuffisant. Elle consiste également à modifier la tension de vérification VT (en la réduisant TI notablement par exemple) pour qu'elle ne laisse pas apparaître de courants tels que Il ou 12 qui renseignent sur le défaut de capacité de rétention. Passé un certain temps, et une fois que les couches They are correctly programmed (for a voltage VT) but their retention capacity is poor. The suspected fraud consists precisely in modifying the programming voltages so that the number of trapped charges is just insufficient. It also consists in modifying the verification voltage VT (by reducing it notably TI for example) so that it does not reveal currents such as Il or 12 which provide information on the lack of retention capacity. Spent a while, and once the layers
surrajoutées de graphite auraient été enlevées, on lirait tout natu- superimposed graphite would have been removed, we would read all natu-
rellement un un là o auparavant on aurait prétendu inscrire un really a one where previously we would have pretended to register a
zéro.zero.
Pour remédier à ces tentatives de fraude, dans l'invention on a tout simplement décidé de produire à l'intérieur de la mémoire les tensions de vérification VT ' On peut également décider d'y produire les tensions de lecture VT et de programmation Vpp. La figure 2 montre une mémoire 6 programmable électriquement. Elle est du type à point mémoire 7 avec transistor I à grille flottante 4. Les transistors 1 possèdent deux électrodes principales respectivement 3 et 8 et une grille de commande 2. Une première électrode principale peut être reliée à la masse tandis que l'autre est reliée à une ligne 5 dite ligne de bit. La grille de commande 2 est reliée à une autre connexion 9 dite ligne de mot. Les lignes de bit et lignes de mot sont arrangées en lignes et en colonnes pour déterminer une matrice incluant les points mémoire. Cette mémoire comporte des moyens, essentiellement un décodeur ligne 10 et un décodeur colonne 11, To remedy these fraud attempts, in the invention, it was simply decided to produce the verification voltages VT 'inside the memory. It is also possible to decide to produce there the reading voltages VT and programming voltages Vpp. FIG. 2 shows an electrically programmable memory 6. It is of the memory point type 7 with transistor I with floating gate 4. The transistors 1 have two main electrodes 3 and 8 respectively and a control gate 2. A first main electrode can be connected to ground while the other is connected to a line 5 called bit line. The control gate 2 is connected to another connection 9 called the word line. The bit lines and word lines are arranged in lines and columns to determine a matrix including the memory points. This memory comprises means, essentially a line decoder 10 and a column decoder 11,
pour appliquer sur les lignes et les colonnes des potentiels repré- to apply potentials to the rows and columns
sentatifs d'informations à enregister dans les points ou repré- sensitive to information to be recorded in points or
sentatifs de commande de lecture des informations enregistrées dans les points. Par exemple pour la lecture du point mémoire 7 on fait passer dans la ligne de bit 5 un courant produit par une sortie correspondante 12 du décodeur 10. Au moyen du décodeur colonne 11 on envoie sur la ligne de mot 9 une impulsion de commande. Le transistor 1 devient passant ou reste bloqué selon que des charges n'ont pas ou ont été au préalable piègées sur sa grille flottante 4. Un senseur de courant 13 connecté par ailleurs à une extrémité de la ligne de bit 5 détecte la variation, ou l'absence de variation, de courant. Il en déduit que le point mémoire était programmé à un, ou command sent to read the information recorded in the points. For example, for reading the memory point 7, a current produced by the corresponding output 12 of the decoder 10 is passed through the bit line 5. By means of the column decoder 11, a control pulse is sent to the word line 9. The transistor 1 becomes conducting or remains blocked depending on whether the charges have not or have previously been trapped on its floating gate 4. A current sensor 13 connected moreover to one end of the bit line 5 detects the variation, or the absence of variation, of current. It deduces from this that the memory point was programmed at one, or
à zéro respectivement.to zero respectively.
Une caractéristique importante de l'invention vient du fait que le potentiel appliqué sur la grille 2 n'est pas fabriqué par le décodeur 11, mais est fabriqué intrinsèquement par la mémoire elle-même. A cette fin celle-ci peut posséder un circuit oscillant dont une sortie An important characteristic of the invention comes from the fact that the potential applied to the gate 2 is not produced by the decoder 11, but is produced intrinsically by the memory itself. To this end, the latter may have an oscillating circuit, one output of which
est reliée à un redresseur. Mais d'une manière préférée elle compor- is connected to a rectifier. But in a preferred way it comprises
tera un générateur multiplicateur haute tension intégré 14 de type will be an integrated high voltage multiplier generator 14 of the type
Schenkel. Ces générateurs Schenkel sont proches dans leur fonction- Schenkel. These Schenkel generators are close in their function-
nement des multiplicateurs de tension idéaux. Ils comportent des arrangements en cellules de diodes et de capacités dont les bornes sont commutées par des impulsions d'horloge VH et V . Ils sont alimentés par l'alimentation générale Vcc de la mémoire. Le potentiel continu ainsi fabriqué peut être appliqué, selon les ordres ideal voltage multipliers. They include arrangements in diode and capacitance cells whose terminals are switched by clock pulses VH and V. They are supplied by the general supply Vcc of the memory. The continuous potential thus produced can be applied, according to the orders
de sélection élaboré par le décodeur 1, sur la grille de commande 2. of selection developed by the decoder 1, on the control grid 2.
Pour éviter toutes fluctuations accidentelles ou mal intentionnées du potentiel disponible à la sortie 17 du générateur 14, ce potentiel peut être calibré dans un calibrateur 18. De cette manière la sortie To avoid any accidental or ill-intentioned fluctuations in the potential available at the output 17 of the generator 14, this potential can be calibrated in a calibrator 18. In this way the output
7 258 042 17,258,042 1
19 du calibrateur 18 peut produire des tensions constantes et calibrées quelles que soient les conditions d'alimentation à VCC, du générateur 14. Toutes tentatives de fraude consistant par ailleurs à agir sur l'alimentation générale de la mémoire sont ainsi également contrées. Il est possible de produire de cette manière tous les potentiels utiles: le potentiel Vpp utile à la programmation, surtout le potentiel VTI utile à la vérification de la programmation, ou 19 of the calibrator 18 can produce constant and calibrated voltages whatever the supply conditions at VCC, of the generator 14. Any fraud attempts consisting moreover in acting on the general supply of the memory are thus also countered. It is possible to produce all useful potentials in this way: the potential Vpp useful for programming, especially the potential VTI useful for checking programming, or
même le potentiel VT utile à la lecture des informations enre- even the potential VT useful for reading information recorded
gistrées dans les points. Dans une réalisation préférée le potentiel de programmation est fourni extérieurement. Ce n'est pas génant puisque toutes tentatives de fraude sur ce potentiel peuvent être registered in points. In a preferred embodiment the programming potential is provided externally. It is not annoying since all attempts at fraud on this potential can be
aisément repérées en utilisant un potentiel de vérification intou- easily identified using untouchable verification potential
chable. Sur le plan pratique la production du potentiel Vpp pourrait être obtenu en reliant un autre calibrateur en parallèle avec le calibrateur 18: son entrée serait reliée à la connexion 17 sa sortie chable. In practical terms, the production of the Vpp potential could be obtained by connecting another calibrator in parallel with the calibrator 18: its input would be connected to the connection 17 its output
délivrerait le potentiel Vpp.would deliver the Vpp potential.
Dans le calibrateur 18 on limite la tension produite. Dans une réalisation préférée, ce calibrateur comporte un certain nombre de transistors, dans l'exemple trois, de même technologie (FAMOS) que le transistor utilisé en stockage d'information dans chaque point mémoire. Ici ce sont les transistors 41 à 43. Ces transistors 41 à 43 présentent seulement la particularité que leur grille flottante est court-circuitée à leur grille de commande. Les grilles de commande de chacun de ces transistors sont reliées à leur drain. Chacun constitue donc une diode et occasionne une chute de potentiel VTO calibrée. Cette cascade de transistor 41 à 43 est alimentée par un transistor 44 déplété, polarisé à la limite du blocage avec sa grille reliée à l'électrode de source. Un transistor supplémentaire 45, en même technologie que les transistors 1 et dont la grille flottante est également court-circuitée à la grille de commande, reçoit sur sa grille le point milieu 46 du montage comportant le transistor 44 et la cascade des transistors 41 à 43. Le potentiel imposé à la grille du transistor 45 est donc calibré. Sur une première électrode principale In calibrator 18, the voltage produced is limited. In a preferred embodiment, this calibrator comprises a number of transistors, in example three, of the same technology (FAMOS) as the transistor used for storing information in each memory point. Here these are the transistors 41 to 43. These transistors 41 to 43 only have the particularity that their floating gate is short-circuited at their control gate. The control gates of each of these transistors are connected to their drain. Each therefore constitutes a diode and causes a fall in calibrated VTO potential. This cascade of transistor 41 to 43 is supplied by a depleted transistor 44, polarized at the limit of blocking with its gate connected to the source electrode. An additional transistor 45, using the same technology as the transistors 1 and whose floating gate is also short-circuited at the control gate, receives on its gate the midpoint 46 of the circuit comprising the transistor 44 and the cascade of the transistors 41 to 43 The potential imposed on the gate of transistor 45 is therefore calibrated. On a first main electrode
8 25804218 2580421
ce transistor 45 reçoit le signal redressé en provenance du géné- this transistor 45 receives the rectified signal from the general
rateur 14. Il délivre donc sur sa deuxième électrode principale un signal de tension calibré VTl. En effet, la tension à sa sortie est égale à la tension appliquée à sa grille diminuée de la chute de potentiel caractéristique entre source et grille. Le transistor 44 étant déplété, son seuil de conduction est nul. Un transistor non déplété dont la grille serait porté au potentiel de source resterait bloqué. Les transistors déplétés dans la figure 2 comportent une rator 14. It therefore delivers on its second main electrode a calibrated voltage signal VTl. Indeed, the voltage at its output is equal to the voltage applied to its gate minus the fall in characteristic potential between source and gate. The transistor 44 being depleted, its conduction threshold is zero. An unplanned transistor whose gate would be brought to the source potential would remain blocked. The transistors depleted in FIG. 2 include a
marque en forme de croix dans leur dessin. mark in the shape of a cross in their design.
On a vu plus haut que les points mémoires pouvaient être soumis à trois types de situation: l'écriture, la lecture, et la vérification. Dans l'invention et bien que cela ne constitue pas une obligation on a convenu de diff érencier ces situations par deux ordres différents: un premier ordre Ver (comme vérification) et un deuxième ordre RW (comme read-write pour lecture-écriture). Dans la convention choisie, pour une opération d'écriture en mémoire Ver vaudra un et RW vaudra zéro; pour la lecture Ver vaudra un et RW We saw above that memory points could be subjected to three types of situation: writing, reading, and checking. In the invention and although this does not constitute an obligation, it has been agreed to differentiate these situations by two different orders: a first order Ver (as verification) and a second order RW (as read-write for read-write). In the chosen convention, for a memory write operation Ver will be worth one and RW will be worth zero; for reading Ver will be worth one and RW
aussi; et pour la vérification Ver vaudra zéro et RW vaudra un. as well; and for verification Ver will be worth zero and RW will be worth one.
L'ordre Ver ainsi que les tensions Vpp ou VT et VTi sont introduits The order Ver as well as the voltages Vpp or VT and VTi are introduced
dans un commutateur 47. Ce commutateur comporte deux tran- in a switch 47. This switch has two transa
sistors déplétés 48 et 49 en cascade. Une première électrode principale du transistor 48 est reliée à la source de tension VT1 (sortie 19 du calibrateur 18), sa deuxième électrode principale est reliée en un point milieu 50 à la première électrode principale du transistor 49. La deuxième électrode principale de 49 est reliée à la sistors depleted 48 and 49 in cascade. A first main electrode of transistor 48 is connected to the voltage source VT1 (output 19 of calibrator 18), its second main electrode is connected at a midpoint 50 to the first main electrode of transistor 49. The second main electrode of 49 is connected to the
source de tension Vpp. La grille du transistor 49 reçoit l'ordre Ver. voltage source Vpp. The gate of transistor 49 receives the command Ver.
La grille du transistor 48 reçoit cet ordre Ver après qu'il soit passé dans un inverseur 51. Une connexion 71 raccordée au point milieu 50 est reliée par des transistors déplétés tels que 52 à chacune des lignes de mots 9. Le transistor déplété 52 dont la grille est reliée à The gate of transistor 48 receives this command Ver after it has passed through an inverter 51. A connection 71 connected to midpoint 50 is connected by depleted transistors such as 52 to each of the word lines 9. The depleted transistor 52 of which the grid is connected to
une de ses bornes principales est équivalent à une résistance. one of its main terminals is equivalent to a resistor.
Les adresses des points mémoire à sélectionner transitent par The addresses of the memory points to be selected pass through
un bus d'adresse 53 et sont traduites respectivement par les déco- an address bus 53 and are respectively translated by the deco-
deurs 10 et 11. Pour la ligne choisie le décodeur 10 produit une tension d'alimentation. Pour la colonne repérée, une sortie choisie 58 du décodeur 11 produit un état zéro. Les sorties non choisies sont portées à un état électrique un à la sortie du décodeur 11. En face de chaque sortie du décodeur 1 se trouve un montage en cascade de deux transistors 54 et 55 entre la tension d'alimentation Vcc et la masse. Le transistor 54 est un transistor déplété. La sortie 58 du décodeur commandé la grille du transistor 55. Le point milieu 59 des deux transistors est relié à la grille du transistor 54 ainsi qu'à une électrode principale d'un transistor déplété 56. L'autre électrode deurs 10 and 11. For the chosen line the decoder 10 produces a supply voltage. For the identified column, a selected output 58 of the decoder 11 produces a zero state. The non-selected outputs are brought to an electrical state one at the output of the decoder 11. Opposite each output of the decoder 1 is a cascade arrangement of two transistors 54 and 55 between the supply voltage Vcc and the ground. The transistor 54 is a depleted transistor. The output 58 of the decoder controlled the gate of the transistor 55. The midpoint 59 of the two transistors is connected to the gate of the transistor 54 as well as to a main electrode of a depleted transistor 56. The other electrode
principale du transistor déplété 56 est raccordé à la ligne de mot 9. main of the depleted transistor 56 is connected to the word line 9.
La grille de commande du transistor 56 reçoit l'ordre de lecture- The control gate of transistor 56 receives the read order.
écriture RW par une connexion 57.write RW via connection 57.
Pour chacune des trois situations on va étudier maintenant ce qu'il advient du point mémoire selon que l'adresse du point mémoire choisi est la bonne ou non. Dans une première opération on veut écrire le point mémoire 7 (Ver vaut un et RW vaut zéro). La sortie 58 considérée du décodeur Il est alors portée à zéro. Le transistor se bloque et il en résulte que le point milieu 59 des transistors 54, se trouve porté à Vcc. Comme RW vaut zéro le transistor 56 se c bloque. Ce transistor 56 se bloque parce que, comme on le verra plus loin, la tension appliquée sur son autre borne est supérieure à sa tension de seuil de blocage. En conséquence la tension sur la ligne de For each of the three situations we will now study what happens to the memory point depending on whether the address of the chosen memory point is correct or not. In a first operation we want to write the memory point 7 (Ver is one and RW is zero). The considered output 58 of the decoder It is then brought to zero. The transistor turns off and it follows that the midpoint 59 of the transistors 54 is brought to Vcc. As RW is zero, transistor 56 is blocked. This transistor 56 is blocked because, as will be seen below, the voltage applied to its other terminal is greater than its blocking threshold voltage. Consequently the tension on the line of
mot 9 va être imposée par la tension disponible sur la connexion 71. word 9 will be imposed by the voltage available on connection 71.
En effet le transistor 52, qui se comporte comme une résistance, ne provoque ici pas de chute de tension puisque le courant qui le traverse ne peut plus aller que dans la grille 2 du transistor 1: c'est à dire qu'il est très faible. L'ordre Ver à un court-circuite le transistor 49 et ouvre le transistor 48. En conséquence la tension Vpp vient s'appliquer au point milieu 50 relié à la connexion 71. Il en resulte que la tension V est portée sur la grille 2 du transistor, pp c'est justement ce que l'on cherche. A cet instant on envoie une impulsion de courant adéquate à la sortie 12 du décodeur 10, et le transistor I ainsi sélectionné se programme (à zéro ou à un selon Indeed the transistor 52, which behaves like a resistor, does not here cause a voltage drop since the current which crosses it can only go in the grid 2 of the transistor 1: that is to say that it is very low. The Ver order has a short-circuit on the transistor 49 and opens the transistor 48. Consequently, the voltage Vpp is applied to the midpoint 50 connected to the connection 71. It follows that the voltage V is brought to the gate 2 of the transistor, pp is precisely what we are looking for. At this instant, an adequate current pulse is sent to the output 12 of the decoder 10, and the transistor I thus selected is programmed (to zero or to one according to
l'impulsion disponible en 12).the momentum available in 12).
d2580421 Pour les transistors 1 qui n'ont pas été sélectionnés: c'est à dire ceux pour lesquels la connexion de sortie du décodeur Il délivre un état un leur transistor 55 est court-circuité, leur point milieu 59 entre transistor 54 et 55 est donc porté à zéro. Comme l'ordre RW disponible sur la connexion 57 vaut zéro, mais comme les transistors 56 sont déplétés, ils sont quand même passants. Il en résulte que la d2580421 For transistors 1 which have not been selected: that is to say those for which the output connection of the decoder It issues a state when their transistor 55 is short-circuited, their midpoint 59 between transistor 54 and 55 is therefore brought to zero. As the order RW available on connection 57 is equal to zero, but since the transistors 56 are depleted, they are nevertheless conducting. As a result, the
tension Vpp disponible sur la connexion 71 débite dans les résis- voltage Vpp available on connection 71 delivered in resistors
tances constituées par les transistors déplétés 52. Ceux-ci sont tances constituted by the depleted transistors 52. These are
maintenant reliés à la masse par leur deuxième électrode prin- now connected to ground by their second main electrode
cipale: les autres lignes de mot ne sont donc pas portées au cipal: the other word lines are therefore not brought to
potentiel de progammation Vpp.Vpp programming potential.
Pour l'opération de lecture on convient que les ordres Ver et RW valent un. Comme c'est une opération de lecture simple, on convient que les terminaux qui devront lire les contenus de ces For the read operation, it is agreed that the orders Ver and RW are worth one. As it is a simple read operation, it is agreed that the terminals which will have to read the contents of these
mémoires mortes comporteront un raccordement tel qu'ils appli- ROMs will have a connection as they apply
queront une tension de lecture (VT) en lieu et place de l'application précédente de la tension de programmation Vpp. Comme l'ordre Ver est identique au cas précédent c'est donc cette nouvelle tension de lecture (VT) qui est appliquée sur la connexion 71. Pour la sortie 58 will be a reading voltage (VT) instead of the previous application of the programming voltage Vpp. As the order Ver is identical to the previous case, it is therefore this new reading voltage (VT) which is applied to connection 71. For output 58
correspondant au point -mémoire 7 choisi, Pétat électrique vaut zéro. corresponding to the memory point 7 chosen, the electrical state is zero.
Le potentiel Vcc est donc porté au point milieu 59. Le transistor déplété 56 reçoit alors sur sa grille un ordre RW à 'Pétat un (soit V), sur une première électrode principale la tension Vcc en cc provenance du point milieu 59, et sur l'autre électrode principale une tension VT en provenance de la connexion 71 par le transistor déplété 52. Si VT est différent de Vcc on calcule la surface du transistor 56 pour qu'il présente une résistance telle que la tension VT soit appliquée sur la grille 2 du transistor 1. Le rôle des transistors 56 est d'éviter Pétablissement d'un chemin entre un potentiel d'écriture, de lecture ou de vérification très élevé et l'alimentation normale de la mémoire Vcc (souvent de l'ordre de 5 volts). C'est pour cette raison qu'ici ils sont à la limite de la conduction. Cette tension de lecture permet de lire l'état des charges piègés dans la grille flottante 4. Un générateur de courant débite alors dans la ligne de bit 5. Le senseur 13 détecte, ou ne détecte pas, une chute de courant liée à la mise en conduction du transistor 1. L'information qu'il relève est alors envoyée sur un bus de donnée 60. Pour les lignes de mot non sélectionnées par le décodeur 11, les points milieu 59 des transistors 54 et 55 sont portés au potentiel de la masse. Les transistors 56 conduisent: il reçoivent RW à un sur leur grille. Les lignes de mot non sélectionnées sont portées à la masse: les transistors des points mémoires qui leur sont affectés ne The potential Vcc is therefore brought to the midpoint 59. The depleted transistor 56 then receives on its gate an order RW at 'Petat one (ie V), on a first main electrode the voltage Vcc in cc coming from the midpoint 59, and on the other main electrode a voltage VT coming from the connection 71 by the depleted transistor 52. If VT is different from Vcc, the surface of the transistor 56 is calculated so that it has a resistance such that the voltage VT is applied to the gate 2 of the transistor 1. The role of the transistors 56 is to avoid the establishment of a path between a very high write, read or verification potential and the normal supply of the memory Vcc (often of the order of 5 volts). It is for this reason that here they are at the limit of conduction. This read voltage makes it possible to read the state of the charges trapped in the floating gate 4. A current generator then delivers in the bit line 5. The sensor 13 detects, or does not detect, a drop in current linked to the setting in conduction of the transistor 1. The information which it raises is then sent on a data bus 60. For the word lines not selected by the decoder 11, the midpoints 59 of the transistors 54 and 55 are brought to the potential of the mass. The transistors 56 conduct: they receive RW at one on their grid. Unselected word lines are brought to ground: the transistors of the memory points assigned to them do not
sont pas excités.are not excited.
L'opération de vérification necessite un ordre Ver à un état zéro et un ordre RW à un état un. Une porte ET 61 qui reçoit ces deux ordres délivre alors un état zéro sur la connexion 57. Le changement de valeur de l'ordre Ver par rapport au cas précédent fait basculer le commutateur 47. La tension VTi est maintenant disponible au point milieu 50 relié à la connexion 71. Tout se passe comme pour l'écriture, sauf que VTI remplace Vpp. Si le point mémoire 7 était programmé sans charge piègée, le courant dans le senseur 13 doit varier: c'est normal. Par contre si le transistor I a été programmé avec des charges piègées, même en y appliquant VTI, le courant dans le senseur 13 ne doit pas varier. Si le courant dans le senseur 13 varie, c'est qu'un nombre insuffisant de charges avaient été piégées. On peut exploiter cette information de lecture contraire à l'information attendue, pour empêcher toute utilisation The verification operation requires a Ver command at a zero state and an RW command at a one state. An AND gate 61 which receives these two orders then delivers a zero state on the connection 57. The change in value of the order Ver with respect to the previous case causes the switch 47 to toggle. The voltage VTi is now available at the midpoint 50 connected on connection 71. Everything goes as for writing, except that VTI replaces Vpp. If memory point 7 was programmed without a trapped load, the current in sensor 13 must vary: this is normal. On the other hand if the transistor I was programmed with trapped charges, even by applying VTI to it, the current in the sensor 13 should not vary. If the current in the sensor 13 varies, it is because an insufficient number of charges had been trapped. We can use this reading information contrary to the expected information, to prevent any use
ultérieure de la mémoire.memory.
- 12 2580421- 12 2580421
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